Chapter 1: Framing, Context and Methods

Climatología y Cambio Climático

Stalin Guamán

Índice

  1. Contexto
  2. Dónde estamos ahora?
  3. Cómo hemos llegado hasta aquí: El contexto científico
  4. Fundamentos y conceptos
  5. Desarrollos
  6. Dimensiones de integración: Escenarios, Niveles de calentamiento y Emisiones de Carbono
  7. Comentarios finales

Conceptos

  • GHG: Green House Gases.
  • GMST: Global Mean Surface Temperature (1850-1900). 1
  • GSAT: Global Surface Air Temperature. 2
  • SSP: Socio-economic Pathways.
  • LIG: Last Interglacial
  • LGM: Last Glacial Maximum
  • MH: Mid-Holocene
  • RF: Radiative Forcing
  • CMIP: Coupled Model Intercomparison Project
  • ECS: Equilibrium Climate Sensitivity 3.

1 Contexto

Informe de evaluación 6 (AR6)

Figura 1. La estructura del reporte 6 - WG1. Se muestran los tres pilares principales del AR6

Ciencia física del Cambio Climático

  • Impactos
  • Vulnerabilidad
  • Adaptaciones

Opciones de mitigación

Cantidad y Calidad de:

  • Archivos paleoclimáticos
  • Observaciones instrumentales

Conocimiento de:

  • Proc. Físicos
  • Proc. Químicos
  • Proc. Biológicos

Mejora en:

  • Capacidades de modelamiento
  • Representaciones físicas
  • Capacidades computacionales

2 Where we are now

Aparentemente ya se observa un cambio climático

2.1 El estado cambiante del Sistema Climático

Muchos de los cambios obervados no tienen precedentes, incluso a escalas mileniales

Figura 2. Cambios que han ocurrido en el sistema climático

“Emergence of the climate signal:” Cambios en el sistema más rápidos que sus ciclos anuales o decadales.

Patrones globales, pero no necesariamente regionales o locales!

Capítulos 10, 11, 12 y Atlas

2.2 Variación de la temperatura

Figura 3. Cambio de la temperatura superficial

Antropoceno!

2.3 Variación del CO2

Figura 4. Cambio de las concentraciones atmosféricas de CO2

Antropoceno!

  • Cambios químicos y biológicos.

Sexta extinción masiva?

2.4 Variación del nivel del mar

Figura 5. Cambio del nivel del mar

Variación histórica del nivel del mar en las épocas cálidas fue hasta de 25m.

2.5 Contexto Político

Entidades que han ayudado a incrementar el reconocimiento de que estamos teniendo un cambio climático.

  • Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático: Reducir emisiones de GHGs.

  • El acuerdo de París: Limitar la temperatura a +2°C.

  • Diálogo estructurado de expertos: Aporte científico en metodologías y avances tecnológicos.

  • Los objetivos de desarrollo sostenible: Un mundo sostenible y resiliente.

  • Marco de Sendai para la reducción del riesgo de desastres: Reducir los riesgos causados por el ser humano (CC)

  • Plataforma Intergubernamental Científico-normativa sobre Diversidad Biológica y Servicios de los Ecosistemas: Conservación y uso sostenible de los ecosistemas.

Es prácticamente imposible que no se supere la variación de 1.5°C de GMST.

3 How we got here

La base científica de cómo se han conseguido los resultados

3.1 Datos actuales

Figura 6. Esquema de la serie temporal de los datos climáticos.

3.2 Datos paleoclimáticos

Figura 7. Esquema de la serie temporal de los datos climáticos.

3.3 Forzamiento antropogénico

Hay que entender el forzamiento natural para atribuir el forzamiento antropogénico.

Forzamientos naturales

  • GHGs (Vapor de agua ~ 75%)
  • Cambios orbitales
  • Radiación solar
  • Posición continental
  • Gases volcánicos
  • Meteorización de rocas silicatadas
  • Almacenamiento de carbono en rocas.
  • … Y en general diferentes estructuras de circulación global (i.e. Coriolisis, ENSO)

Forzamiento humano

  • CO2 incremento por los combustibles fósiles.

  • Los peores GHGs (CO2, Metano, << H2O).

  • Los aerosoles reducen la temperatura (~0.9)

  • Efectos de la deforestación (CO2).

  • Los humanos somos los causantes

3.4 Proyecciones ECS - GCM - TCR

Incertidumbres de las proyecciones

  • Variación en las emisiones de GHGs y aerosoles
  • Land use
  • Uso de energía
  • Actividades humanas

Importante

Las cantidades de CO2 causarán cambios en el sistema incluso en milenios.

El cambio es irreversible (escalas humanas), incluso si las emisiones son cero.

3.5 Cómo se tiene certeza de las proyecciones?

Desde el 90 se han realizado proyecciones (Simulado), se puede comparar con el clima actual (Observado)

Figura 8. Proyecciones climáticas pasadas con los valores observados

Limitar el cambio a 1.5 °C

  • Reducir un 45% las emisiones de CO2 para el 2030.
  • Emisiones cercanas a 0 en el 2050.

Limitar el cambio a 2 °C

  • Reducir un 25% las emisiones de CO2 para el 2050.
  • Emisiones cercanas a 0 en el 2070.

4 Conceptos

4.1 Anomalías

Diferencia relativa comparado con una línea base.

Figura 9. Las anomalías nos permiten comparar entre los resultados de los modelos y las observaciones.

4.2 Emergence of a climate signal

Signal Noise Ratio (S/N): El cambio es mayor a la amplitud natural (S/N>2).

4.3 Incertidumbres

4.4 Cambios abruptos, Tipping Points y Sorpresas

Cambio que se da más rápido que la tasa de cambio histórica.

Umbral crítico en el cual, pasado este el sistema se reorganiza.

Eventos poco probables pero muy conocidos.

Figura 10. Ilustación de dos tipping points.

5 Desarrollos mayores y sus implicaciones

Figura 11. Resolución de los componentes atmosférico y oceánico de los modelos climáticos globales participantes en CMIP5, CMIP6 y HighResMIP: (a, b) resolución horizontal (km), y (c, d) número de niveles verticales

Figura 12. Mapa mundial que muestra la creciente diversidad de centros de modelización que contribuyen a CMIP y CORDEX.

6 Dimensiones de integración: Escenarios, Calentamiento y Carbono

6.1 Shared Socio-economic Pathways

Describe las tendencias de la evolución humana en el siglo XXI.

Incluye:

  • Población
  • Producto interno bruto
  • Urbanización

No toma en cuenta cambio climático ni nuevas políticas.

6.2 SSP y Representative Concentration Pathways (RCPs)

6.3 SSP y Representative Concentration Pathways (RCPs)

SSPX - Y y RCP-Y. Y se refiere a la fuerza radiativa para el 2100 (e.g. SSP5-8.5 y RCP-8.5 RF=8.5 Wm^2)

6.4 Emisiones acumuladas de CO2

6.5 Comentarios finales

  • La literatura científica sobre cambio climático ha incrementado considerablemente (duplica / 5años).

    • Analizar toda la literatura es un reto
    • El lenguaje de la literatura

  • Vacío de datos en la época preindustrial dificula la elección de la línea base y su valor.

  • No hay datos suficientes para una línea base de la criósfera y el océano.

  • Los escenarios no pueden describir todo el comportamiento del planeta (e.g. erupciones volcánicas.)

Gracias

Framing, Context and Methods

Notas

  1. Land surface temperature and sea surface temperature

  2. Surface air temperature over land, ice and ocean

  3. Calentamiento de GSAT debido al doble de emisiones de CO2, después de alcanzar el equilibrio.